反激式開關(guān)電源EMI設(shè)計(jì)與整改（2）

案例：如圖1所示，5V2A充電器因PCB布線不同造成傳導(dǎo)結(jié)果6dB以上差異。

圖1 PN8370 5V2A充電器PCB布線

由該案例可引出反激電源傳導(dǎo)定量分析的關(guān)鍵因素：

• 干擾源：開關(guān)節(jié)點(diǎn)（如PN8370的SW腳）；

• 路徑：分布電容(如SW腳至輸入整流回路)，容量與金屬極板面積成正比、距離成反比；

• 形式：位移電流，由安培-麥克斯韋全電流定理可知變化電場(chǎng)可產(chǎn)生位移電流。

  
  

忽略PCB布線引起的分布電容，采用圖2所示變壓器結(jié)構(gòu)，反激電源的傳導(dǎo)分析模型如圖3所示。

圖2 變壓器結(jié)構(gòu)

圖3 反激電源EMI傳導(dǎo)分析模型(無(wú)散熱器)

由反激電源EMI傳導(dǎo)分析模型可知：

• Q1、D2、D3為開關(guān)干擾源，dV/dt、di/dt變化顯著；

• 變壓器寄生電容Csp、Csa、Cssh、Csc為共模噪聲提供通路；由于屏蔽繞組及磁芯接初級(jí)參考地，寄生電容Cpc、Cpsh、Cash已轉(zhuǎn)化為差模干擾回路，EMI影響忽略；

• 由于干擾源（Q1、D2、D3）流過(guò)寄生電容（Csp、Csa、Cssh、Csc）的電流方向不一致，可調(diào)整變壓器結(jié)構(gòu)使得合成共模電流最小。

相比差模噪聲，由于共模噪聲頻段寬（1M-1GHz）且濾波器衰減作用有限，因此反激變壓器EMI設(shè)計(jì)以減小共模噪聲為主。反激電源的共模噪聲分析模型如圖4所示，根據(jù)示波器測(cè)量的平臺(tái)電壓幅值優(yōu)化變壓器結(jié)構(gòu)及屏蔽圈數(shù)，直至干擾平臺(tái)電壓幅值在2V以內(nèi)。

圖4 反激電源共模噪聲分析模型

我們以PN8370 12V1A適配器為例說(shuō)明共模噪聲與傳導(dǎo)的關(guān)系，變壓器初級(jí)：0.21mm*102Ts；屏蔽：0.21mm*12Ts；輔助：0.21mm*12Ts；次級(jí)：0.5mm*10Ts。共模噪聲與傳導(dǎo)測(cè)試結(jié)果如圖5所示。

圖5 共模噪聲與傳導(dǎo)測(cè)試結(jié)果1

屏蔽圈數(shù)由12Ts調(diào)整至15Ts，共模噪聲與傳導(dǎo)測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

圖6 共模噪聲與傳導(dǎo)測(cè)試結(jié)果2

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見，共模噪聲與傳導(dǎo)有著密切關(guān)系，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)：合理PCB布線，共模平臺(tái)干擾電壓控制在2V以內(nèi)，為傳導(dǎo)達(dá)標(biāo)的充分條件，輻射達(dá)標(biāo)的必要條件。

A.   輸入濾波器選取如圖7所示：

（a）適應(yīng)于無(wú)接地要求18W以內(nèi)反激電源

（b）適應(yīng)于有接地要求18W以內(nèi)反激電源

（c）適應(yīng)于18W以上反激電源

圖7 典型輸入EMI濾波器

B.   Y電容的選?。?/strong>

• Y電容容量遠(yuǎn)大于變壓器寄生電容，可將流過(guò)變壓器共模電流旁路為差模電流，改善EMI；

• Y電容容量會(huì)影響輻射及漏電流，需滿足EMI及安規(guī)要求。

• Y電容回路為輻射干擾源之一，應(yīng)盡量縮短，并與初級(jí)信號(hào)回路分開，以免EMS能力降低。